数字电子技术实验
数字电子技术实验
目录实验一TTL集成逻辑门的逻辑功能与参数测试.实验二CMOS集成逻辑门的逻辑功能与参数测试.0实验三组合逻辑电路的设计与测试11实验四译码器及其应用·14实验五数据选择器及其应用··21实验六触发器及其应用，28实验七移位寄存器及其应用….·36实验八555时基电路及其应用43实验九D/A、A/D转换器49实验十智力竞赛抢答装置设计·55
目 录 实验一 TTL 集成逻辑门的逻辑功能与参数测试.1 实验二 CMOS 集成逻辑门的逻辑功能与参数测试 .8 实验三 组合逻辑电路的设计与测试 .11 实验四 译码器及其应用 .14 实验五 数据选择器及其应用.21 实验六 触发器及其应用.28 实验七 移位寄存器及其应用.36 实验八 555 时基电路及其应用. 43 实验九 D / A、A / D转换器. 49 实验十 智力竞赛抢答装置设计.55
实验一TTL集成逻辑门的逻辑功能与参数测试一、实验目的1、掌握TTL集成与非门的逻辑功能和主要参数的测试方法。2、掌握TTL器件的使用规则。3、进一步熟悉数字电路实验装置的结构，基本功能和使用方法。二、实验原理本实验采用四输入双与非门74LS20，即在一块集成块内含有两个互相独立的与非门，每个与非门有四个输入端。其逻辑框图、符号及引脚排列如图1-1(a)、(b)、(c)所示。VcomOR:RD(b)GND125AF(a)(c)图1-174LS20逻辑框图、逻辑符号及引脚排列1、与非门的逻辑功能与非门的逻辑功能：当输入端中有一个或一个以上是低电平时，输出端为高电平：只有当输入端全部为高电平时，输出端是低电平（即有“0”得“1”，全“1"得“0")。其逻辑表达式为：Y=(ABCD)2、TTL与非门的主要参数
1 实验一 TTL 集成逻辑门的逻辑功能 与参数测试 一、实验目的 1、掌握 TTL 集成与非门的逻辑功能和主要参数的测试方法。 2、掌握 TTL 器件的使用规则。 3、进一步熟悉数字电路实验装置的结构，基本功能和使用方法。 二、实验原理 本实验采用四输入双与非门 74LS20，即在一块集成块内含有两个互相独立的与非 门，每个与非门有四个输入端。其逻辑框图、符号及引脚排列如图 1-1(a)、(b)、(c)所 示。 (b) （a） (c) 图 1-1 74LS20 逻辑框图、逻辑符号及引脚排列 1、与非门的逻辑功能 与非门的逻辑功能：当输入端中有一个或一个以上是低电平时，输出端为高 电平；只有当输入端全部为高电平时，输出端是低电平（即有“0”得“1”，全 “1”得“0”）。 其逻辑表达式为： Y ABCD = ( )′ 2、TTL 与非门的主要参数
(1)低电平输出电源电流IccL和高电平输出电源电流IccH与非门处于不同的工作状态，电源提供的电流是不同的。IccL是指所有输入端悬空，输出端空载时，电源提供器件的电流。IcCH是指输出端空载，每个门各有一个以上的输入端接地，其余输入端悬空，电源提供给器件的电流。通常IccL>IccH，它们的大小标志着器件静态功耗的大小。器件的最大功耗为PccL=VcclccL。手册中提供的电源电流和功耗值是指整个器件总的电源电流和总的功耗。IccL和IccH测试电路如图1-2(a)、(b)所示。[注意]：TTL电路对电源电压要求较严，电源电压Vcc只允许在+5V±10%的范围内工作，超过5.5V将损坏器件：低于4.5V器件的逻辑功能将不正常。VcoVcoVccC9+5V9+5V+5V+5VmlicclmA)/I(uA(a)(b)(c)(d)图1-2TTL与非门静态参数测试电路图(2)低电平输入电流L和高电平输入电流IiHI是指被测输入端接地，其余输入端悬空，输出端空载时，由被测输入端流出的电流值。在多级门电路中，相当于前级门输出低电平时，后级向前级门灌入的电流，因此它关系到前级门的灌电流负载能力，即直接影响前级门电路带负载的个数，因此希望域小些。Ii是指被测输入端接高电平，其余输入端接地，输出端空载时，流入被测输入端的电流值。在多级门电路中，它相当于前级门输出高电平时，前级门的拉电流负载，其大小关系到前级门的拉电流负载能力，希望i小些。由于较小，难以测量，一般免于测试。liL与liH的测试电路如图1-2(c)、(d)所示。(3)扇出系数 No扇出系数No是指门电路能驱动同类门的个数，它是衡量门电路负载能力的一个参数，TTL与非门有两种不同性质的负载，即灌电流负载和拉电流负载，因此有两种扇出系数，即低电平扇出系数NoL和高电平扇出系数NoH。通常2
2 (1)低电平输出电源电流 ICCL和高电平输出电源电流 ICCH 与非门处于不同的工作状态，电源提供的电流是不同的。ICCL是指所有输入 端悬空，输出端空载时，电源提供器件的电流。ICCH 是指输出端空载，每个门 各有一个以上的输入端接地，其余输入端悬空，电源提供给器件的电流。通常 ICCL＞ICCH，它们的大小标志着器件静态功耗的大小。器件的最大功耗为 PCCL ＝VCCICCL。手册中提供的电源电流和功耗值是指整个器件总的电源电流和总的 功耗。ICCL和 ICCH测试电路如图 1-2(a)、(b)所示。 [注意]：TTL 电路对电源电压要求较严，电源电压 VCC只允许在＋5V±10％的 范围内工作，超过 5.5V 将损坏器件；低于 4.5V 器件的逻辑功能将不正常。 (a) (b) (c) (d) 图 1-2 TTL 与非门静态参数测试电路图 (2)低电平输入电流 IiL和高电平输入电流 IiH IiL是指被测输入端接地，其余输入端悬空，输出端空载时，由被测输入端流 出的电流值。在多级门电路中，IiL相当于前级门输出低电平时，后级向前级门灌 入的电流，因此它关系到前级门的灌电流负载能力，即直接影响前级门电路带负 载的个数，因此希望 IiL小些。 IiH 是指被测输入端接高电平，其余输入端接地，输出端空载时，流入被测 输入端的电流值。在多级门电路中，它相当于前级门输出高电平时，前级门的拉 电流负载，其大小关系到前级门的拉电流负载能力，希望 IiH小些。由于 IiH较小， 难以测量，一般免于测试。IiL与 IiH的测试电路如图 1-2(c)、(d)所示。 (3)扇出系数 NO 扇出系数 NO是指门电路能驱动同类门的个数，它是衡量门电路负载能力的 一个参数，TTL 与非门有两种不同性质的负载，即灌电流负载和拉电流负载， 因此有两种扇出系数，即低电平扇出系数 NOL 和高电平扇出系数 NOH。通常
IH<lL，则NoH>NoL，故常以NoL作为门的扇出系数。NoL的测试电路如图1-3所示，器件的输入端全部悬空，输出端接灌电流负载RL，调节RL使IoL增大，VoL随之增高，当VoL达到VoLm时的IoL就是允许灌入的最大负载电流，则loLNoL=通常NoL≥8iL(4)电压传输特性门的输出电压Vo随输入电压V而变化的曲线V。=V)称为门的电压传输特性，通过它可读得门电路的一些重要参数。测试电路如图1-4所示，采用逐点测试法，即调节Rw，逐点测得V及Vo，然后绘成曲线。VccVcc+5Vp9+5V2000RI10KRw图1-3扇出系数试测电路图1-4传输特性测试电路(5)平均传输延迟时间tpdtpd是衡量门电路开关速度的参数，它是指输出波形边沿的0.5V㎡至输入波形对应边沿0.5Vm点的时间间隔，如图1-5所示。-+Vco0.5Vm+Vm1ViVCVm0.5VmtpdHtpdl(a）传输延迟特性(b)tpa的测试电路图1-5图1-5(a)中的tpdL为导通延迟时间，IpdH为截止延迟时间，平均传输延迟时间3
3 IiH＜IiL，则 NOH＞NOL，故常以 NOL作为门的扇出系数。 NOL的测试电路如图 1-3 所示，器件的输入端全部悬空，输出端接灌电流负 载 RL，调节 RL使 IOL增大，VOL随之增高，当 VOL达到 VOLm 时的 IOL 就是允许灌 入的最大负载电流，则 通常 NOL≥8 (4)电压传输特性 门的输出电压 VO 随输入电压 Vi 而变化的曲线 Vo＝f(Vi) 称为门的电压传输 特性，通过它可读得门电路的一些重要参数。测试电路如图 1-4 所示，采用逐点 测试法，即调节 RW，逐点测得 Vi 及 VO，然后绘成曲线。 图 1-3 扇出系数试测电路 图 1-4 传输特性测试电路 (5)平均传输延迟时间 tpd tpd 是衡量门电路开关速度的参数，它是指输出波形边沿的 0.5Vm 至输入波形 对应边沿 0.5Vm 点的时间间隔，如图 1-5 所示。 (a) 传输延迟特性 (b) tpd 的测试电路 图 1-5 图 1-5(a)中的 tpdL为导通延迟时间，tpdH 为截止延迟时间，平均传输延迟时间 OL OL iL I N I =